ABAQUS – historia topowego solvera do obliczeń MES

Wykład Dr Davida Hibbita przedstawia jak doszło do powstawania jednego z najlepszych oprogramowań do symulacji inżynierskich. Mowa oczywiście o programie ABAQUS, czyli o silniku numerycznym do analiz Metodą Elementów Skończonych. Fascynujące jest to, że wszystko zaczęło się w niepozornym domku od dwóch (później trzech) naukowców, którzy rozpisywali program na kartce by przez noc testować go na komputerze w pobliskim miasteczku. Każda godzina takich testów słono kosztowała, dlatego nie potrafię sobie wyobrazić jak dużą wiarę w to co się robi muszą mieć takie osoby. Filmik zawiera także sporo ciekawostek związanych z przedsiębiorczością, zarządzaniem i technologią obliczeń numerycznych. Autor dość obrazowo przedstawił także dlaczego warto dbać o siatkę w naszych modelach… $700 milionów dolarów piechotą nie chodzi 🙂

Symulacja zapadania się bąbla kawitacyjnego

Powyższy filmik przedstawia w jaki sposób fenomen kawitacji może np. doprowadzić do zniszczenia pompy. W pobliżu powierzchni ciał stałych bąble kawitacyjne zapadają się w sposób asymetryczny. W wyniku oddziaływania ciśnienia na asymetryczny bąbel powstaje strumień, który ‘przecina’ ów pęcherz na wskroś (na filmiku 0:40 – 0:42). W momencie zderzenia strugi płynu z przeciwległą ścianą bąbla, powstaje pierwsza fala uderzeniowa, a zapadający się bąbel powoduje powstanie kolejnej fali. Obie fale uderzeniowe zmierzają w kierunku ściany od której się odbijają, a skutkiem odbicia są wysokie wartości sił. W przypadku gdy dochodzi do zapadania się wielu bąbli kawitacyjnych wspomniane siły powodują powstawanie wżerów i niszczenie materiału.

Prawdziwa moc automatyzacji w Abaqusie

Dokonując przeglądu stron związanych z symulacjami wpadłem na artykuł opisujący projekt, w którym brałem udział. Mowa o artykule King of the road – Royal Enfield takes back its crown, a konkretnie paragrafie zaczynającym się od słów Royal Enfield’s push for automation. Głównym celem tego projektu było wykorzystanie API Pythona w Abaqusie tak aby przyspieszyć proces budowy modelu silnika motocyklowego. Bez wchodzenia w detale, swoją cegiełkę dołożyłem do skryptu rozpoznającego otwory oraz definiującego śruby dowolnej geometrii silnika. Jak wspomniano w artykule – automatyzacja nie tylko przyspiesza proces budowy modelu (zamiast kilku tygodni, teraz proces trwa kilka dni), ale i pozwala ustandaryzować cały proces czyniąc go tym samym mniej podatnym na błędy.
Do wpisu dołączam filmik, w którym Rod Giles – kierownik działu CAD&CAE, osoba nietuzinkowa, przesympatyczna i z ogromnym doświadczeniem prezentuje w jaki sposób symulacje usprawniają pracę w Royal Enfield.

Symulacja oblodzenia w Ansysie

Choć samolot jest statystycznie najbezpieczniejszym środkiem transportu to zdarza się, że podczas rejsów powietrznych dochodzi do katastrof. Nie tak dawno, bo w 2009 roku doszło do katastrofy lotu Air France nr 447, w której zginęło 228 osób. Śledztwo wykazało, że jedną z przyczyn katastrofy było zamarznięcie rurek Pitota. Rurki te pełnią funkcję czujników prędkości, a ich oblodzona powierzchnia powodowała błędne odczyty prędkości maszyny. Niestety, załoga nie rozpoznała skąd wzięły się anomalie w pomiarach prędkości i w nieodpowiedni sposób próbowała przeciwdziałać jej skutkom. To spowodowało zatrzymanie się samolotu i ostatecznie jego rozbicie. Z tego co się dowiedziałem, przed katastrofą, samoloty Airbus A330 miały już zaplanowaną wymianę rurek Pitota, ponieważ odkryto wadę projektową systemów ogrzewających. Na tym konkretnym przykładzie bardzo dobrze widać jak wysoka odpowiedzialność spoczywa na barkach inżynierów projektujących takie systemy. Jednym ze sposobów na odwzorowanie warunków w jakich powstaje oblodzenie są symulacje takie jak powyżej. To dzięki nim inżynierowie są w stanie zaprojektować systemy ogrzewające tak by zminimalizować wpływ oblodzenia na odczyt z czujników. Źródło

Helikopter w ogniu

Niestety, nie mam zbyt wielu informacji na temat parametrów tej symulacji, a szkoda bo wizualizacja jest zjawiskowa. Na podstawie strzępkowych informacji, które znalazłem wydaje mi się, że symulacja że miała na celu określenie wydajności wznoszenia się helikoptera Sikorsky S-76 (nawiasem mówiąc, to ten sam rodzaj helikoptera, w którym całkiem niedawno zginął koszykarz Kobe Bryant). Cała symulacja została wykonana przy użyciu aplikacji WAKE3D rozwijanej na uniwersytecie w Wyoming. Źródło